一種智能化水肥一體灌溉系統首部的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種智能化水肥一體灌溉系統首部，其供水模塊包括連接水源的主泵和主管道；過濾模塊包括三條并聯的過濾支路A1、A2、和A3，過濾支路包括依次連接的第一電磁閥、第二電磁閥、第一過濾器、第二過濾器、第三電磁閥，其中第二電磁閥連接排污管；過濾模塊還包括安裝在主管道上的加壓泵、第四電磁閥以及與第四電磁閥連接的支回路B1、B2、B3；供肥模塊包括依次安裝在供肥支管上的供肥泵、穩壓器、肥料罐以及位于肥料罐內的攪拌器；智能控制系統包括壓力傳感器、流量傳感器、電源、信號處理器、顯示器以及控制電路，連接并控制以上所述模塊，實現調壓供水，精確施肥以及自動除堵。
【專利說明】
一種智能化水肥一體灌溉系統首部
技術領域
[0001]本發明屬于節水灌溉裝備領域，特別涉及管道灌溉施肥裝置的系統首部。
【背景技術】
[0002]噴微灌、滴灌和管道灌溉等先進的節水灌溉技術是重要節水措施，可提高作物產量和品質，對地形和土質的適用性強，能保持水土等優點，在我國獲得了廣泛的應用，逐漸成為設施農業和經濟作物的主要灌溉方式，成為現代農業的重要標志。水肥一體化可實現水分和養分的綜合協調和一體化管理，水肥一體化技術主要利用管道灌溉系統，將肥料溶解在水中，實現灌溉和施肥的同步，最終目標是實現水肥同步管理和水肥的高效利用，是減少農業用水，實現國家“一減、兩控、三基本”目標的重要基礎工作。
[0003]要實現水肥一體化灌溉，需要在灌溉系統的首部配置供水裝置和施肥裝置。由相關技術規范知，噴微灌、滴灌和管道灌溉系統的首部通常包括供水栗、施肥裝置、過濾裝置、檢測裝置、控制裝置和保護裝置等，現有系統的首部大多固定安裝在栗房內，以控制設計區域的灌溉和施肥，當系統控制面積較小時，首部成本占灌溉系統總成本的比例非常大。此夕卜，固定點取水也造成了灌溉系統使用的局限性，例如首部與灌區距離較遠，需采用長輸水管路，往往會引起較大的壓力損失，在灌溉系統設計時，需選擇功率和揚程均較高的供水栗，導致建設成本增加。這些因素對水肥一體化技術的推廣造成了一定負面影響。
[0004]現有技術關于可移動灌溉首部的成果:中國專利第CN104067755A號公開了一種“可移動的灌溉施肥首部”，將柴油機抽水裝置和比例施肥器等安裝在推車上，以解決每個灌溉系統的取水點均需建立栗站的問題，同時還可節約灌溉系統安裝與管道架設的成本。中國專利第CN204428962U號公開了一種“節水灌溉系統首部”，在節水灌溉系統首部依次進行沙石過濾和二次過濾，在二次過濾前還進行排污閥的排污處理，可解決現有節水灌溉系統首部的過濾效果差的技術問題。中國專利第CN20470001U號專利公開了“一種移動撬塊式灌溉系統首部裝置”，將施肥裝置和發電機等集成安裝在撬塊平臺上，可解決無電地塊、面積小地塊無法灌溉的問題。上述技術共通性在于，可移動灌溉首部只是對現有裝備的簡單集成，灌溉首部中每個設備功能相對獨立，缺少利用各設備間交互作用改善灌溉系統首部功能的成果。
[0005]此外，噴微灌和滴灌系統在使用中還需要引入過濾器對水源進行過濾，過濾器在使用中的堵塞多發、更換困難。現有技術中有采用反沖裝置對過濾器進行反沖，但是常見的反沖裝置都是采用水源水碓過濾器進行反沖，當水源條件較差時，反沖反而會加劇堵塞現象，從而直接影響噴灌效果以及供水機組的使用壽命。
[0006]針對以上不足，本發明提出一種智能化水肥一體灌溉系統首部，用于噴微灌、滴灌或管道灌溉系統中，實現隨噴灑形式改變管網工作壓力，可精確施肥，自動除堵。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種智能化水肥一體灌溉系統首部，用于噴微灌、滴灌或管道灌溉系統中，實現隨噴灑形式改變管網工作壓力，可精確施肥，自動除堵。
[0008]為解決上述技術問題，本發明提供了一種智能化水肥一體灌溉系統首部，該智能噴灌裝置包括:主管路，以及依次串聯在主管路上的供水模塊、過濾模塊、供肥模塊、和末端模塊;其還包括智能控制系統，連接并控制以上所述模塊，實現精確施肥和自動除堵。
[0009]所述供水模塊包括連接水源的主栗；
所述過濾模塊從上游到下游依次包括三條并聯的過濾支路Al、A2和A3，安裝在主管路上的加壓栗，第十電磁閥;所述第十電磁閥安裝在加壓栗的出口處；
所述過濾支路Al包括依次連接的第一電磁閥、第二電磁閥、第一過濾器、第二過濾器、第三電磁閥；
所述過濾支路A2包括依次連接的第四電磁閥、第五電磁閥、第三過濾器、第四過濾器、第六電磁閥；
所述過濾支路A3包括依次連接的第七電磁閥、第八電磁閥、第五過濾器、第六過濾器、第九電磁閥；其中第二電磁閥、第五電磁閥、第八電磁閥均連接排污管；
所述供肥模塊包括依次安裝在供肥支管上的肥料罐、供肥栗、穩壓器，、肥料罐以及位于所述肥料罐內設有攪拌器；
所述智能控制系統包括壓差計、流量傳感器、電源、信號處理器、顯示器以及控制電路。
[0010]所述過濾模塊還包括支回路B1、B2、B3，所述支回路BI連接第十電磁閥和過濾支路Al的第三電磁閥；所述支回路B2連接第十電磁閥和過濾支路A2的第六電磁閥；所述支回路B3連接第十電磁閥和過濾支路A3的第九電磁閥。
[0011 ]所述壓差計包括第一壓差計，第二壓差計和第三壓差計，
第一壓差計用于測量第一過濾器入口與第二過濾器出口的壓力差，
第二壓差計用于測量第三過濾器入口與第四過濾器出口的壓力差，
第三壓差計用于測量第五過濾器入口與第六過濾器出口的壓力差；
所述流量傳感器安裝在加壓栗的進口處，穩壓器安裝在供肥栗的出口處；
所述壓差計、穩壓器、流量傳感器連接信號處理器，信號處理器與控制電路電聯，控制電路分別連接電磁閥、主栗、加壓栗;所述顯示器與信號處理器相連，以顯示信號處理器接受的壓力和流量數據，所述電源為智能控制系統供電。
[0012]所述智能控制電路接收第一壓差計所測量的第一過濾器入口與第二過濾器出口的壓力差信號，第二壓差計所測量得第三過濾器入口與第四過濾器出口的壓力差信號，第三壓差計所測量的第五過濾器入口與第六過濾器出口的壓力差;根據壓差大小判斷過濾器是否發生堵塞，并通過控制第一到第四電磁閥的開閉實現過濾和反向沖洗的切換；當任一過濾支路的過濾器發生堵塞時，采用剩余過濾支路過濾過的水經過加壓栗的加壓對堵塞的過濾器進行反沖。
[0013]本發明的有益效果為:
本發明能夠通過控制切換實現噴灌、滴灌、施肥，一機多用;采用經過過濾的水對過濾器進行反沖洗，并根據壓差信號對反沖水進行增壓，自動去堵的同時保證了去堵的效果;采用流量傳感器、穩壓器、攪拌器配合實現水肥精確配比。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明的智能化水肥一體灌溉系統首部的裝配簡圖；
圖2本發明的智能控制系統示意圖；
1-主栗，2-主管路，3-第一電磁閥、4-第二電磁閥、5-第一過濾器、6-第一壓差計、7-第二過濾器、8-第三電磁閥，9-第四電磁閥、10-第五電磁閥、11-第三過濾器、12-第二壓差計、13-第四過濾器、14-第六電磁閥，15-第七電磁閥、16-第八電磁閥、17-第五過濾器、18第三壓差計、19第六過濾器、20-第九電磁閥，21-排污管，22-流量傳感器，23-加壓栗，24-第十電磁閥，25-穩壓器，26-供肥栗，27-攪拌器，28-肥料罐，29-末端灌溉設備。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明:
參見圖1和圖2，智能化水肥一體灌溉系統首部的裝配簡圖，其包括:主管路，以及依次串聯在主管路上的供水模塊、過濾模塊、供肥模塊、和末端模塊;其還包括智能控制系統，連接并控制以上所述模塊，實現穩壓輸送以及自動除堵。供水模塊包括連接水源的主栗;過濾模塊包括三條并聯的過濾支路A1、A2、A3，過濾支路包括依次連接的第一電磁閥、第二電磁閥、第一過濾器、第二過濾器、第三電磁閥，其中第一電磁閥控制過濾支路連通，第二電磁閥連接排污管，能夠控制過濾支路和排污支路之間的切換，第三電磁閥連接支回路，能夠控制過濾支路和反向沖洗回路之間的切換;該過濾模塊還包括安裝在主管道上的加壓栗、能夠控制主管路和支回路之間切換的第十電磁閥以及與第十電磁閥連接的支回路B1、B2、B3，其中支回路BI連接過濾支路Al的第三電磁閥，支回路B2連接過濾支路A2的第六電磁閥，支回路B3連接過濾支路A3的第九電磁閥；供肥模塊包括依次安裝在供肥支管上的肥料罐、供肥栗、穩壓器以及位于肥料罐內的攪拌器。用于低壓管道灌溉時，供肥栗優選為普通離心栗；用于噴微灌和滴灌系統中，供肥栗優選為柱塞栗、蠕動栗或齒輪栗，以實現吸肥量的精確控制。
[0016]智能控制系統包括壓力傳感器、穩壓器、流量傳感器、電源、信號處理器、顯示器以及控制電路，第一壓差計用于測量第一過濾器入口以及第二過濾器出口的壓力差，流量傳感器及穩壓器分別安裝在加壓栗出口以及供肥栗出口 ；壓差計、穩壓器、流量傳感器連接信號處理器，信號處理器與控制電路電聯，控制電路分別連接電磁閥、主栗、加壓栗，所述信號處理器優選為單片機，在本實施例中單片機優選為MSP430F149單片機。所述顯示器與信號處理器相連，以顯示信號處理器接受的壓力和流量數據，所述顯示器優選為12864液晶顯示屏。所述電源為智能控制系統供電
智能控制電路接收第一壓差及所測量的第一過濾器入口與第二過濾器出口的壓力差信號，第二壓差計所測量得第三過濾器入口與第四過濾器出口的壓力差信號，第三壓差計所測量的第五過濾器入口與第六過濾器出口的壓力差;根據壓差大小判斷過濾器是否發生堵塞，并通過控制第一到第四電磁閥的開閉實現過濾和反向沖洗的切換；當任一過濾支路的過濾器發生堵塞時，采用剩余過濾支路所過濾過的水進過加壓栗的加壓對堵塞的過濾器進行反沖。
[0017]智能化水肥一體灌溉系統首部各工作過程如下:
灌溉模式下，主栗從水源抽水，經過三條過濾支路過濾的凈水由加壓栗調節壓力，供給末端的噴頭或滴灌頭； 施肥模式下，供肥支路經由第五電磁閥連通，供肥栗開始工作的同時開啟攪拌器，保證輸出的肥料濃度相同；中央處理器通過實時采集增壓栗和供肥栗的出口的流量數據，及時調整供肥栗和增壓栗的轉速，并采用穩壓器配合調整出流壓力，實現精確控制水肥比例；
自動去堵模式下，以第一過濾支路Al發生堵塞為例，壓差計檢測到第一過濾器入口和第二過濾器出口的壓差值大于設定值，中央控制器發出指令，關閉Al的第一電磁閥，供肥模塊停止工作，通過控制第二電磁閥切換連通排污支路，通過控制第十電磁閥及第三電磁閥切換連通支回路，利用A2、A3過濾支路經過過濾的凈水對Al過濾支路的過濾器進行反沖，反沖過程中實施檢測第一過濾器入口和第二過濾器出口的壓差值，根據壓差值的變化調整增壓栗的轉速，直至堵塞被清除。
[0018]以上所述僅為本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅限于上述實施方式，凡是屬于本發明原理的技術方案均屬于本發明的保護范圍。對于本領域的技術人員而言，在不脫離本發明的原理的前提下進行的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種智能化水肥一體灌溉系統首部，其特征在于:包括:主管路，以及依次串聯在主管路上的供水模塊、過濾模塊、供肥模塊和末端模塊，還包括智能控制模塊，連接并控制以上所述模塊，實現調壓供水，精確施肥以及自動除堵。2.根據權利要求1所述的智能化水肥一體灌溉系統首部，其特征在于， 所述供水模塊包括連接水源的主栗； 所述過濾模塊從上游到下游依次包括三條并聯的過濾支路Al、A2和A3，安裝在主管路上的加壓栗，第十電磁閥;所述第十電磁閥安裝在加壓栗的出口處;所述過濾支路Al包括依次連接的第一電磁閥、第二電磁閥、第一過濾器、第二過濾器、第三電磁閥;所述過濾支路A2包括依次連接的第四電磁閥、第五電磁閥、第三過濾器、第四過濾器、第六電磁閥；所述過濾支路A3包括依次連接的第七電磁閥、第八電磁閥、第五過濾器、第六過濾器、第九電磁閥；其中第二電磁閥、第五電磁閥、第八電磁閥均連接排污管； 所述供肥模塊包括依次安裝在供肥支管上的肥料罐、供肥栗、穩壓器，所述肥料罐內設有攪拌器； 所述智能控制系統包括壓差計、流量傳感器、電源、信號處理器、顯示器以及控制電路。3.根據權利要求2所述的智能化水肥一體灌溉系統首部，其特征在于，所述過濾模塊還包括支回路則、82、83， 所述支回路BI連接第十電磁閥和過濾支路Al的第三電磁閥， 所述支回路B2連接第十電磁閥和過濾支路A2的第六電磁閥， 所述支回路B3連接第十電磁閥和過濾支路A3的第九電磁閥。4.根據權利要求2所述的智能化水肥一體灌溉系統首部，其特征在于，所述壓差計包括第一壓差計，第二壓差計和第三壓差計， 第一壓差計用于測量第一過濾器入口與第二過濾器出口的壓力差， 第二壓差計用于測量第三過濾器入口與第四過濾器出口的壓力差， 第三壓差計用于測量第五過濾器入口與第六過濾器出口的壓力差； 所述流量傳感器安裝在加壓栗的進口處，穩壓器安裝在供肥栗的出口處； 所述壓差計、穩壓器、流量傳感器連接信號處理器，信號處理器與控制電路電聯，控制電路分別連接電磁閥、主栗、加壓栗;所述顯示器與信號處理器相連，以顯示信號處理器接受的壓力和流量數據，所述電源為智能控制系統供電。5.根據權利要求4所述的智能化水肥一體灌溉系統首部，其特征在于，所述智能控制電路接收第一壓差計所測量的第一過濾器入口與第二過濾器出口的壓力差信號，第二壓差計所測量得第三過濾器入口與第四過濾器出口的壓力差信號，第三壓差計所測量的第五過濾器入口與第六過濾器出口的壓力差;根據壓差大小判斷過濾器是否發生堵塞，并通過控制第一到第四電磁閥的開閉實現過濾和反向沖洗的切換；當任一過濾支路的過濾器發生堵塞時，采用剩余過濾支路過濾過的水經過加壓栗的加壓對堵塞的過濾器進行反沖。
【文檔編號】G05B19/042GK105900795SQ201610233284
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月15日
【發明人】陳超, 李紅, 湯攀
【申請人】江蘇大學